Nekodirajuća RNK (nkRNK, ncRNA) je funkcionalna RNK koja se ne translira u protein. Za ovu klasu RNK, rjeđe se koriste sinonimi RNK koja ne kodira protein (npkRNK, npcRNA), neinformacijska RNK (niRNK, nmRNA) i nefunkcijska RNK (fRNK, fRNA). Termin mala RNK (mRNK, sRNK) se često koristi za kratke bakterijske ncRNk molekule. DNK sekvenca sa nekodirajućom RNK često se naziva i RNK gen.[1][2][2][3][4]
Geni nekodirajuće RNK uključuju visoko rasprostranjene i funkcijski važne RNK molekule, kao što su transfer RNK (tRNK) i ribosomna RNK (rRNK), kao i RNK poput snoRNK, mikroRNK, mala interferirajuća RNK (inRNK), PIWI interagujuća RNK (piRNK) i duge nekodirajuće RNK (nkRNK), koje obuhvataju primjere poput Xist-a i HOTAIR-a. Broj ncRNA molekula koje su kodirane unutar ljudskog genoma nije poznat, međutim nedavne transkriptomske i bioinformatičke studije sugeriraju postojanje hiljada takvih (ncRNK) molekula.[5][6][7][8]
Otkriće i historija
Nukleinske kiseline su prvootkrivene 1868. (Friedrich Miescher),[9] a 1939. RNK je implicitno pomenuta u biosintezi proteina.[10] Dvije decenije poslije, Francis Crick je predvidio a funkcijsku komonentu RNK sa medijacijom translacijom; rezonirao je da je RNK pogodnija za sparivanje baza sa iRNK transkriptom nego čisti polipeptid.[11]
Prva opisana nekodirajuća RNK bila je okarakterizirana kao alanin tRNK koja je nađena u pekarskom kvascu, a njena struktura je objavljena 1965.[12] Za proizvodnju prečišćenog uzorka alaninske tRNK, Robert W. Holley i suradnnici su upotrebili 140 kg komercijalnog pekarskog kvasca da bi dobili samo 1 g prečišćene tRNAAla za analizu.[13] Sekvencirano je 80 nukleotida tRNA za prvu digestiju putem pankreasne ribonukleaze (proizvedeni fragmenti završavaju citozinom ili uridinom). Hromatografija i identifikacija 5' i 3' kraje pomogla za aranžiranje fragmenata za utvrđivanje sekvence RNK.[13] Od tri prvobitno predložene strukture za ovu tRNK, 'djetelinasta petlja' je nezavisno predložena nekoliko slijedećih publikacija.[14][15][16]
Sekundarna struktura djetelinaste petlje obavljena je X-zračnom kristalografijom, u dvije nezavisne istraživačke grupe, 197.
Pored toga otkrivena je ribosomska RNK , a zatim URNA u ranim 1980-im. Od tada, nastavlja se otkrivanje novih nekodirajućih RNK: snoRNK, Xist, CRISPR i još mnogih. Nedavni značajni dodaci uključuju riboswitche i miRNK, te otkriće RNK mehanizma. Zajedno sa saradnicima, Craig C. Mello i Andrew Fire su 2006. Dobuili Nobelovu nagradu za fiziologijui ili medicinu.[17][18]
Biološka uloga nkRNK
Nekodirajuće RNK obuhvataju nekoliko grupa i uključene suu mnoge ćelijske procese. Rasponi njihovod djelovanja su od ključnog značaja za održavanje konzerviranosti u svim ili većini ćelijskih životnih aktivnosti specifičnih ncRNAs za jednu ili nekoliko blisko srodnih vrsta. Šta više, konzervirane ncRNK se smatraju molekulskim fosilima ili relikvija iz LUCA i hipoteze o RNK porijeklu živog svijeta. Njihove sadašnje uloge uglavnom ostaju u regulaciji protoka informacija iz DNK do proteina.
nkRNK u translaciji
Proteini su prikazani u plavom a dva RNK lanca su narandžasta i žuta[19]
Malo zeleno polje u centru podjedinice je aktivno mjesto
Mnoge od konzerviranih, bitnih i učestalih nkRNK su uključene u translaciju. Ribonukleoproteinske (RNP) čestice pod nazivom ribosomi su mjesta translacijske 'tvornice' u ćeliji. Ribosom se sastoji od više od 60% ribozomne RNK; sastoje se od 3 nkRNK u prokariota i 4 nkRNA u eukariota. Ribozomna RNK katalizira prevođenje nukleotidnih sekvenci na aminokiselinske, tj. proteinske. Drugi set nkRNA, RNK, čine 'adapterske molekule" između iRNK i proteina. Pritom su H/ACA kutija i C/D kitija snoRNK nkRNK u archaea i eukariota. RNaza MRP je ograničena na eukariote. Obje grupe nkRNA su uključene u sazrevanje rRNK. S snoRNK su vodiči kovalentnih modifikacija rRNK, tRNK i snRNK; RNaza MRP cijepa unutrašnje transkribirane razmake 1 između 18S i 5.8S rRNK. Sveprisutni nkRNK i RNaza P su evolucijski srodnici RNaze MRP.[20] RNaza P omogućava sazrijevanje sekvence tRNK, stvaranjem zrelog 5'-kraja tRNK preko mjesta u 5'-početnog elemenata prekursorske-tRNK. Još jedan sveprisutan RNP zove se čestica prepoznavanja signala (SRP) koja prepoznaje i prenosi specifičnost nastajućeg proteina u endoplazmatičnom retikulumu eukariota i plazmamembrani u prokariota. Transfer RNK (iRNA) je RNP uključen u otklanjanje zastoja u ribosomima, označavajući nepotpune polipeptide i promociju degradacije nenormalnih iRNK.
nkRNK u preradi RNK
Označeni dio kompleksa je ustvari nkRNK.
U eukariota u splajsosomu se obavljaju reakcije prerade RNK, koje su bitne za uklanjanje intronskih sekvenci, a ovaj proces je potreban za formiranje zrelih molekula iRNK. U splajsosomu je drugi RNK-proteinski kompleks (RNP) često poznat kao snRNP ili tro-snRNP. Postoje dva različita oblika splajsososoma, glavni i sporedni. Komponente nkRNK glavnih splajsosoma su U1, U2, U4, U5 i U6. Komponente nkRNK nezrelih splajsososoma su U11, U12, U5, U4atac i U6atac. Druga grupa introna mogu katalizirati svoje razmake iz transkripata domaćina pa se nazivaju samopreradnom RNK. Postoje dvije glavne grupe samoprerađujuće RNK:
- I grupa katalitičkih introna i
- II grupa katalitičkih introna. Ove nkRNK kataliziraju svoje isijecanje iz iRNK, tRNK i rRNK prekursora, u širokom rasponu organizama.
U sisara je utvrđeno da snoRNK može regulirati alternativnu preradu iRNK, naprimjer snoRNK HBII-52 regulira preradu receptora serotonina 2C Kod nematoda, izgleda a se Smy nkRNK uključuju iRNK trans-preradu.
nkRNK u replikaciji DNK
Y RNK su matične petlje koje su potrebne za replikaciju DNK, putem interakcije sa hromatinom i inicijacije proteina (uključujući kompleks prepoznavanja porijekla).[22][23] One su također komponente Ro60 ribonukleoproteinskih čestica,[24] koje su cilj autoimunih antitijela kod pacijenata koje pogađa sistemski lupus erythematosus.[25]
nkRNK u regulaciji gena
Ekspresija gena mnogih hiljada gena je regulirana preko nkRNK. Ova regulacija se može javljati trans ili cis poziciji. U porastu su podaci o specijalnom tipu nkRNK zvanih pojačivač RNK, koji se transkribiraju iz odgovarajuće regije gena, djelujući na promociji ekspresije gena.
Trans-djelujuća nkRNK
U viših eukariota ekspresiju gena reguliraju mikroRNK. Jedna miRNK može smanjiti nivo ekspresije stotina gena. Mehanizam kojim uspijevaju miRNK molekule da se tako ponašaju je putem parcijalne komplementarnosti jedne ili više RNK (iRNK) molekula, uglavnom u 3 'UTR. Glavna funkcija miRNA je da reguliraju ekspresiju gena.
Također se pokazalo da nkRNK RNKaza P utiče i na ekspresiju gena. U ljudskom jedru RNKaza P je potrebna za normalnu i efikasnu transkripciju raznih nkRNK transkribovanih RNK polimerazom III. To uključuje tRNK, 5S rRNK, SRP RNK i U6 snRNK gene. RNaza P obavlja svoju ulogu u transkripciji putem sudjejstva sa Pol III i hromatinski aktivnog tRNK i 5S rRNK gena. To je pokazalo da 7SK RNK, nkRNK metazoa, djeluje kao negativni regulator RNK polimeraze II faktora elongacije P-TEFb i da je ta aktivnost je pod uticajem puteva koji su odgovor na stres.
Bakterijski ncRNK, 6S RNK, posebno ona koja je povezana sa RNK polimeraznim holoenzimom sadrži sigma70 faktor specifičnost. Ova interakcija potiskuje ispoljavanje sigma70 zavisnog promotora u stacionarnoj fazi rasta kolonije bakterija.
Druga bakterijska nkRNK, OxyS RNK potiskuje translaciju vezivanjem za Shine-Dalgarno sekvence vremenski ograničenih ribosomskih veza. Kod Escherichia coli OxyS RNK je inducirana u odgovoru na oksidacijski stres.
B2 RNK je mala nekodirajuća RNK, transkript polimeraze III, koji potiskuje transkripciju iRNK u odgovoru na šok zagrijavanja u ćelijama miša. B2 RNK inhibira transkripciju vezanja za jezgro Pol II. Kroz ovu interakciju, B2 RNK okuplja u preinicijacijski kompleks promotora i blokira sintezu RNK.
Nedavna istraživanja su pokazala da sam čin transkripcije sekvence nkRNK može imati uticaj na ekspresiju gena. Za transkripciju transkripciju nkRNA i preuređenje hromatina u Schizosaccharomyces pombe potrebna je RNK polimeraza II. Hromatin se postepeno pretvara u otvorenu konfiguraciju, kao prepis nekoliko vrsta nkRNK.[26]
Cis-djelujuća nkRNK
Brojne nKRNK su su smještene u 5' UTRi (netranslatiranim regijama) protein kodirajućih gena i na različite način utiču na njihovu ekspresiju. Primjerice, riboswitch može direktno vezati male ciljne molekule; vezanje za njih utiče na aktivnost gena.
RNK vodeće sekvencesu nađene uzvodno od prvog gena aminokiselinskih biosintetskih operona. Ovi RNK elementi jedne od dvije moguće regije kodiraju vrlo kratke peptidne sekvence koje su bogate u krajnjim proizvodima aminokiselina operona. Kada postoji viša k regulatornih aminokiselina u ribosomu, strukture terminatora oblikuju kretanje preko vodećg transkripta da se ne ometaju. Kada postoji nedostatak odgovonih tRNK regulatornih aminokiselina, ribosomu translacija vodećih peptidnih lanaca formiraju antiterminatorske strukture. To omogućava RNK polimerazi da transkribira operon. Poznate vodeće RNK su vodeći operon histidina, leucina, treonina i triptofanski lider operon. Elementi odgovora na željezo (IRE) vežu odgovarajući proteien elementa odgovora na željezo (IRP). IRE je nađen u UTR različitih iRNK, čiji su producti are uključeni u metabolizam željeza. Kada je niska koncentracija željeza, IRP vežu feritin iRNK IRE, što vodi u represiju translacije.
Unutrašnja ribosomska ulazna mjesta (IRES) su RNK strukture koje pokreću translacijsku inicijaciju u sredini sekvence iRNK, kao dijela procesa sinteze proteina.
Također pogledajte
Reference
Vanjski linkovi
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
